基于参数激励与流体晃荡耦合的压电振动能量采集器带宽增强机制研究

本研究通过实验探究了参数激励（主参数共振）与流体晃荡非线性动力学耦合对压电振动能量采集器（PVEH）性能的协同增强效应。系统采用悬臂双晶梁与部分充液圆柱容器集成结构，结果表明该设计可显著拓宽能量采集带宽（提升58%），并通过液深调控实现频率调谐，为低功耗微电子设备（如无线传感节点）提供了一种结构紧凑、无需外接电源的可持续能量解决方案。

　　

Highlight

结论（Conclusion）

本研究探讨了参数激励（特别是主参数共振）与液体晃荡对基于垂直悬臂双晶结构的压电振动能量采集器（PVEH）性能的综合影响。实验证明，该耦合机制可显著拓宽有效能量采集的激励频率范围。我们进行了定性数值模拟，数值结果揭示了PVEH系统的复杂动力学行为。研究表明，增加水深可有效降低系统的一阶固有频率，并将参数共振区域向低频移动，从而在不增大系统物理尺寸的情况下实现更宽频带的能量捕获。

作者贡献声明（CRediT authorship contribution statement）

Pradyumna Kumar Sahoo：负责初稿撰写、可视化、验证、软件、方法设计、调研、形式分析、数据整理与概念化；Soham Roychowdhury：负责审阅与编辑、监督、资源协调、方法设计与概念化分析；Venugopal Arumuru：负责审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目管理、资金获取、形式分析与概念化。

利益冲突声明（Declaration of competing interest）

作者声明以下可能构成潜在竞争利益的财务/个人关系：Venugopal Arumuru 博士报告其获得印度科学技术部与印度理工学院布巴内斯瓦尔分校的财务支持，并受雇于后者。其余作者声明无已知竞争利益。

致谢（Acknowledgments）

作者感谢印度科学技术部（Department of Science and Technology India）通过FIST项目（编号SR/FST-II/2017/100）提供的资金支持。